(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧印加により変形する圧電素子を備えた圧電アクチュエータにおいて、筒状であって複数の湾曲部を有して軸方向に伸縮可能なベローと、当該ベローの湾曲部にそれぞれ貼付された圧電素子とを備えたことを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項２】
シリンダと、当該シリンダ内に出入りするピストンロッドとを備えて伸縮時に減衰力を発生するダンパを備え、上記ベローの一端を上記ピストンロッドに連結するとともに上記ベローの他端を上記シリンダに連結して上記ピストンロッドを保護することを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項３】
上記圧電素子は、上記ベローの外側であって、外部へ向けて凸となる湾曲部の凸側面と、内部へ向けて凸となる湾曲部の凹側面に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧電アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエータの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
電圧の印加により変位する圧電素子を備えた圧電アクチュエータとしては、たとえば、中空のコイルばねと、コイルばねの表面を圧電素子で巻回したものがある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
この圧電アクチュエータによれば、特に、特開平０５−７５１７３号公報に開示されているような変位拡大機構を用いずに、大きな変位を得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開０６−２１６４２４号公報（実施例欄）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した圧電アクチュエータは、上述したように、コイルばねの表面全部に圧電素子を巻き付ける必要があるので、量産性に乏しく、製造コストも高いという問題がある。
【０００６】
そこで、上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、量産性を向上でき、製造コストを低減することが可能な圧電アクチュエータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段は、電圧印加により変形する圧電素子を備えた圧電アクチュエータにおいて、筒状であって複数の湾曲部を有して軸方向に伸縮可能なベローと、当該ベローの湾曲部にそれぞれ貼付された圧電素子とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の圧電アクチュエータは、ベローの湾曲部に圧電素子を設けただけの簡単な構成であるから、量産性が向上し、製造コストも安価となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施の形態における圧電アクチュエータの横断面である。
【図２】一実施の形態における圧電アクチュエータの一部切欠斜視図である。
【図３】ダンパＤに適用した一実施の形態のおける圧電アクチュエータの横断面図ある。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図１に示すように、一実施の形態における圧電アクチュエータは、筒状であって複数の湾曲部２，３を有して軸方向に伸縮可能なベロー１と、当該ベロー１の湾曲部２，３に設けた圧電素子４とを備えて構成されている。
【００１１】
以下、各部について詳細に説明する。まず、ベロー１は、図１および図２に示すように、弾性を備えるとともに筒状であって、外部へ向けて凸となる湾曲部２と内部へ向けて凸となる湾曲部３とが交互に現れるように形成されており、湾曲部２，３が撓むことで、軸方向に伸縮することができるようになっている。
【００１２】
上記湾曲部２の凸側面２ａ、つまり湾曲部２の外方側面と、湾曲部３の凹側面３ｂ、つまり湾曲部３の外方側面には、それぞれ圧電素子４が設けられている。圧電素子４は、図外の電源からの電圧の印加によって伸縮する逆圧電効果を呈する圧電体であり、一端面と他端面にそれぞれ電極４ａ，４ｂを備えており、湾曲部２の凸側面２ａと湾曲部３の凹側面３ｂに貼付されている。より詳細には、この圧電素子４は、上記図外の電源から電極４ａ，４ｂを介して電圧を印加すると、ベロー１の湾曲部２，３の軸方向に沿って伸縮するようにベロー１に貼付してある。なお、圧電素子４は、この場合、接着によってベロー１に貼付されているが、その他の方法によって圧電素子４をベロー１に一体化してもよい。また、ベロー１が導電体の場合には、当該ベロー１を圧電素子４の電極として用いることもできる。
【００１３】
たとえば、湾曲部２の凸側面２ａに設けた圧電素子４を収縮させるとともに、湾曲部３の凹側面３ｂに設けた圧電素子４を伸長させると、湾曲部２，３は、平坦となるように撓むので、圧電素子４へ電圧を全く印加していない状態のベロー１に対してベロー１の図１中上下方向長さとなる軸方向長さを長くすることができる。反対に、湾曲部２の凸側面２ａに設けた圧電素子４を伸長させるとともに、湾曲部３の凹側面３ｂに設けた圧電素子４を収縮させると、湾曲部２，３は、より湾曲を深めるように撓むので、圧電素子４へ電圧を全く印加していない状態のベロー１に対してベロー１の図１中上下方向長さとなる軸方向長さを短くすることができる。
【００１４】
つまり、このベロー１と圧電素子４とでなる圧電アクチュエータの推力の出力方向は、ベロー１の軸方向である図１中上下方向となっている。なお、この実施の形態の場合、湾曲部２の凹側面２ｂと湾曲部３の凸側面３ａに圧電素子４を設けてもよいが、ベロー１の外側となる湾曲部２の凸側面２ａと湾曲部３の凹側面３ｂに圧電素子４を設ける方が、外部から圧電素子４へ電圧を印加するに際して便利となる。また、この実施の形態では、湾曲部２，３の凸側面或いは凹側面にのみ圧電素子４を設けるユニモルフ型とされているが、湾曲部２，３の凸側面２ａ，３ａと凹側面２ｂ，３ｂのそれぞれに圧電素子４を設けてバイモルフ型に設定してもよい。
【００１５】
また、この圧電アクチュエータは、ベロー１が外力によって、軸方向へ変位させられると、湾曲部２，３の撓み量が変化して圧電素子４も伸縮して発電するので、この電力を回収することも可能である。さらに、圧電素子４を図外の外部回路へ接続したり、圧電素子４に上記電源によって電圧を印加するようにしたりして、ベロー１が外力によって軸方向変形する際に圧電素子４に当該変形を抑制する減衰力を発揮させることも可能である。
【００１６】
以上のように、この圧電アクチュエータは、ベロー１の湾曲部２，３に圧電素子４を設けただけの簡単な構成であるから、量産性が向上し、製造コストも安価となる。
【００１７】
そして、このように構成された圧電アクチュエータは、アクチュエータとして機能するだけでなく、弾性を備えているのでばね要素としても機能できる。また、たとえば、図３に示すように、シリンダＣとシリンダＣ内に出入りするピストンロッドＲとを備えて伸縮時に減衰力を発生するダンパＤのロッドカバーとして用いることができる。この場合、圧電アクチュエータは、ベロー１の一端となる図３中上端をピストンロッドＲの先端へ、ベロー１の他端となる図３中下端をシリンダＣの端部へそれぞれ連結して、上記ピストンロッドＲとシリンダＣとの間に介装されてピストンロッドＲの外周に配置され、ピストンロッドＲを保護している。この場合の圧電アクチュエータは、ダンパＤの伸縮時に際して、ダンパＤとともに伸縮するが、圧電素子４への印加電圧を制御してやることで圧電アクチュエータに積極的に推力を発揮させて、ダンパＤの減衰力に推力を重畳させることもできる。したがって、圧電アクチュエータは、ダンパＤと協働して減衰力を可変にでき、図示しない車両の車体と車軸との間に介装される場合、ダンパＤととともにアクティブサスペンションとして機能することもでき、外力で伸縮する場合には発電するから、当該発電した電力で車両のバッテリを充電することもできる。
【００１８】
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明は、圧電アクチュエータに利用することができる。
【符号の説明】
【００２０】
１  ウェーブリング
２，３  湾曲部
２ａ，３ａ  湾曲部の凸側面
２ｂ，３ｂ  湾曲部の凹側面
４  圧電素子
Ｃ  シリンダ
Ｄ  ダンパ
Ｒ  ピストンロッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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